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章

天空中的地球

本書是為喜歡了解周圍的事物，且對于宇宙的情況想沒有太多的付出就可以得到一些基本的、明確的概念的讀者而編寫的。我們是在什么東西上行走？地球在無限空間里占有什么地位？維持地球上的生命的太陽光是什么？我們頭頂上的天空是什么？黑夜里發光的星星是什么？要想得到解答這些疑問的知識，并不是無益的。如果沒有關于宇宙的基本知識，我們便只能永遠受著自然界的影響而不明白其原因。這樣的基本知識，我們不但可以不太費神地獲得，而且還可以從學習中得到無窮的趣味。天文學絕不是孤僻的、高不可攀的科學，它是和我們接近的一門學問，在我們的一切知識里它是需要的，同時它能使我們入迷，給我們無比的快樂。我們不能漠視天文學，因為只有它才使我們明白，我們在哪里，我們是什么，而且它并不像有些學者所說的那樣，使你認為它充滿了數字。數學的公式不過是像建造華麗宮殿的架子，當架子一經拆掉，這神圣的殿宇便在天穹上放出光輝，在驚奇的眼睛里，顯現出它的偉大和輝煌。

這并不是說閱讀這本《大眾天文學》一書的人就不需要專心致志。這樣的書雖然比一本小說更真實、更親切，可是唯有你細心地去讀，書中的基本概念才能成為你經久不忘的科學知識。讀一本小說，有時候到后一頁，讀者還是和開始一樣，沒有得到什么知識；可是任何人讀了一本科學書，都會擴大他的認識范圍，提高他的判斷能力。我們簡直可以說，在我們的時代里，如果一個人對近代天文學的偉大成就一無所知，那么他就不能叫做一個受過教育的人。

但是只需要稍微改變一下情況便不會有天文學了：如果我們的大氣中水汽的成分稍微多一些，使地球披上濃云的外衣，或裹上一層不透光的被蓋，把天穹和它上面發光的星星掩蔽起來，于是我們就生活在永恒的濃霧里，對于天上奇妙的現象全無所知了。這樣一來，我們人類的生活、意識和哲學一定會和今天大不相同。

研究星辰的科學已經不是少數專家們的秘密，天文學啟發了一切人的智慧，并且揭示了自然界。這說明如果沒有它，人們便不知道自己在萬物中所占的地位。即使是粗淺的一點天文學知識，也是人們所需要的，因為今天每一個人都有必要了解宇宙的真相。

天文學給我們揭示的一切真相里，對于我們來說，重要而且也是使我們感興趣的，首先就是它說明了我們所居住的地球是一顆行星，并且說明了這顆行星的形狀、大小、質量、位置和運動。要研究天，先懂得地，因為地球是和我們接近的。古代天文學的發展，就是從研究我們地球的位置和運動出發的，但是必須依靠近代天文學，我們對于這顆行星才有確切的認識。根據觀測表明：地球絕不是宇宙的中心，它在時間的洪流里，奔向一個我們不了解的目標，它迅速地旋轉著，載著它表面上生死不已的人類在太空運行。

幾千年來，人類關于地球的性質和它在宇宙中的位置以及宇宙的一般構造的認識是錯誤的。假使沒有天文學，人類的有關認識到今天還會照樣錯下去；即使在今天，也還有許多人由于缺乏天文學的基本知識，對于我們居住的世界存在著荒謬的看法。

現在，上小學的孩子們很容易說出"地球是圓的"這個真理來。可是他們卻沒想到，人們經過多大的努力，借著幾何學和天文學的幫助，才發現了這個真理。

我們放眼望去，大地是一個廣闊的平原，雖然它表面有各種各樣起伏的地形：青翠的山嶺、美麗的峽谷、高聳的山脈、蜿蜒的河流、明媚的湖泊、遼闊的海洋以及千變萬化的原野。大地又好像是固定地穩立在永恒不變的基礎之上，上面是陰晴變化的天，它又好像是宇宙的不可動搖的基石，日、月、星辰都似乎在圍繞著大地轉動。根據這一切表面的現象，人們很容易相信地球是宇宙的中心，它是為了人類的居住而被創造出來的。這種浮夸的看法，只要沒有人提出異議，就很可能長久地被人類保留下去。

原始人愚昧的生活經歷了漫長的歲月，他們以整個精力忙于尋求食物。后來，他們的智力逐漸發展起來，想方設法地防備自然的災害和抵御仇敵的襲擊，以及增加他們物質上的財富。智慧是慢慢發展的，直到有24小時，在東方寬闊的原野上，有人開始觀測星辰的運轉，于是就誕生了天文學(引起天文學發展的主要原因，是我們想了解天文現象對于勞動生產的關系，而不是少數人因好奇而觀測星辰的結果。——譯者注)。起初，只是一些牧羊人在黃昏日落、黎明日出時注意一些簡單的天象。例如，月亮的盈缺，月亮比太陽和星辰晚一些升起，布滿繁星的天空在我們的頭上緩緩地變化，行星在星座里的運動，流星好像從天空中飛了出來，神秘而可怕的日食和月食，奇怪披發的彗星，這一切便是幾千年前古代人觀測研究的對象。天文學是古老的科學，遠在有文字以前，人類已經研究天象，還創造了一種原始的歷法。原始的觀測記錄因戰爭而遺失，現今所保存的年代悠遠的觀測，首推中國歷史的記載。例如，公元前2679年的新星，公元前2316年的彗星等。中國人還記下了公元11世紀冬至日太陽是在寶瓶座β星附近，而現在它卻在人馬座γ星附近，相距有40多度之差。古埃及人在公元前4200年間已經有相當完備的歷法，他們把慣用了幾千年以360日為一年的歷法改為以365日為一年的歷法。7天為一個星期的周法，也有了它在天文學上的根據。雖然它在公元3世紀才傳至歐洲，雖然一周7天的名字和每月的名字一樣，字源同樣出于拉丁語，然而事實上，遠在公元前許多年前，星期的制度已經創始于猶太或巴比倫了。這七天的命名，是根據古人所知的運動的星辰：日、月、火、水、木、金、土七星。假使那時候人們已經認識我們在1781、1846和1930年陸續發現的天王、海王和冥王(2006年8月24日國際天文學民間聯合會大會的決議通過：冥王星被視為太陽系的矮行星，不再被視為大行星。——編者注)三星，也許今天的一個星期是10天，而不是7天。時日的劃分若有了差異，對于社會的組織就不能沒有影響。

公元前800年間，大約在荷馬時代，人們以為地球的周圍環繞著名叫俄刻阿諾斯(Okéanos)的海洋。海水充滿下面的半球，只有上面的半球才對著天。太陽(赫利俄斯，Hélios)每晚落在這海里就熄滅了它的火，在海洋深處洗了一個澡以后，第二天早上重新點燃了它的火。

古人根據表面的觀察，以為夜晚星辰閃爍的天空和晝間陽光普照的天空是兩樣的。如果那時有人敢說，白晝的天空也充滿了星星，正和夜里一般，只是因為太陽的強烈光輝將星光掩蔽，我們才看不見星星，那么這個人一定是一位有才、有膽的理論家。

不久，人們便注意到太陽、月亮、行星、恒星都有東升和西落的現象，而且在落下去和升起來的時間間隔里，這些星辰都應該從地下面經過。地下面！這三個字具有多么大的革命性的意義啊!一直到了那個時候，人們總以為我們腳下的地是無限的深厚，它一定是建立在堅實的基礎上面，否則他們便不能設想為什么地是這樣的穩定。可是，星辰在我們頭上所走的彎曲的路徑，既然在它落下地以后仍然繼續進行，到第二天再從地下升起，那么我們便應該設想地下有廣大的走廊，使天上的這些火炬通過。有些人以為地像一張圓桌，立在12根支柱上面；又有人以為地像一個圓頂，載于4個銅像的背上。但是世界需要支撐的這個看法，不管支撐的東西是柱、是銅像或是山，總不能消除掉疑問，因為這些支撐的東西也應該有它們的基礎。天穹好像圍繞著我們在旋轉，于是使地球穩定的這個支柱便無處安放，而不得不打消有支柱的這個見解，因此，我們便不能不承認地是懸空無靠的。

如果我們相信迪歐根尼(Diogène de La?rt)的話，這便是阿那克西曼德(Anaximandre)在公元前500年間所得出的結論。我們有理由把認為地球是懸空的這個看法當做是天文學上的一個大發現。與荷馬同時代的赫西奧德(Hésiode)以為地是一個圓盤，處于天穹和地獄之間，其間的距離曾經被伏爾甘(火神，Vulcan)所測定，他的砧從天穹落到地面需要九日九夜，再從地面落到地獄也需要同樣長的時間。關于宇宙構造的這種見解，在許多年代里一直支配著人們的思想。但進步的火炬已經點燃，便不會熄滅。地理學的發展與對月食的觀測(圖4)證明我們所居住的世界實在是一個球。于是人們便想象這個偉大的球處在宇宙的中心，別的天體——月亮、太陽、行星和恒星，從現象上看來，都圍繞著地球，依照大小不同的圓周轉動。

圖4月食時(1921年10月16日)地球的黑影在月亮上的情形(地影的輪廓是圓的

近年來，我們對于地是球形的這個論斷已經得到直接的證據，這便是從很高的一點拍攝地平線的照片。1935年有人用上升到平流層的氣球，在高出地面22千米處拍照，近更有人用火箭載著照相機射到100千米高處去拍照(本篇封面圖，即圖1)。地平線的曲率在張照片上已經可以看得出，在第二張照片上，更是非常的明顯(本篇第七章)(1961年以來，載人宇宙飛船已經從更高處拍攝了許多地面照片。——校者注)。

天文學家細心觀測天體的視運動已有2 000年的歷史。在研究的過程中曾出現過很多奇特的不能解釋的復雜問題，這些問題一直到他們明白自己對于地球位置的認識是錯誤(和過去他們認為地球是穩定的一樣)時，才獲得了解決。不朽的哥白尼反復地討論了在他 2 000 年以前的古希臘人，如伊塞塔斯(Hicetas)、埃斯方特(Ecphante)、斐洛勞斯(Philolaüs)、柏拉圖(Platon)、赫拉克利德(Héraclide)和阿利斯塔克(Aristarque)等提出的地球運動的學說，這一學說曾于1440年被尼科拉?德?曲薩(Nicolas de Cusa)主教重新提出，但總是不被人們接受。這位博學的波蘭僧正(即哥白尼)在1543年與世長辭時，給科學留下了一本巨著(指《天體運行論》(De revolutionibus orbium coelestium)，舊譯《天旋論》)，明確地揭露了人類對宇宙長期的錯誤認識。

地球在24小時內繞著自己的軸轉動一周，由這一運動所形成的現象，便是天穹圍繞地球轉動一周，這是哥白尼所說明的個真相，而且從此就被肯定下來。這也是我們首先要考查的事實。上面已經說過，我們對于天文學的學習，將從研究地球在空間的位置和它的各種運動開始。

地球繞著自己的軸旋轉，不過是它的一種運動。它被太陽的引力控制在一個軌道上繞著太陽運行，日地平均距離是1.49億千米，在一年內繞了一個約有9.4億千米長的大圓周。

我們的地球要在36514日里繞這樣大一個圓周，它在空中運行時，24小時要走257萬千米，一小時要走10.7萬千米，一秒鐘要走30千米，這是很容易計算出來的。

我們在空中運行的速度比快的火車還要快 1 000 倍，而火車比烏龜要快 1 000 倍。如果我們開出一列火車去追趕地球，那正像一個烏龜去追趕火車!我們的地球在天空中運行的速度比炮彈的速度還要快30倍。

假想有人在空中距離地球軌道不遠的地方，看見一個漸漸增大的星球滾滾飛奔而來，蓋住了整個天空，然后又向空間深處飛馳而去，他該是怎樣的驚詫！

我們住在這樣一個運動著的球上，差不多就像附在射擊到空中的炮彈上的灰塵一樣。空氣、水和我們周圍的一切都參加地球的各種運動，所以除了去觀測那些不參加這些運動的星辰以外，我們是不能夠證明有這些運動的。這顆載著我們的行星的運動，既不受摩擦，也不會碰撞，沉寂地在永恒的天空中運行著，這是多么奇妙的結構啊！地球在它理想的軌道上莊嚴地運動著，比在澄靜的湖面上劃行的小船還要輕盈。